试验六氟离子选择电极测定自来水中的氟含量

1、实验六氟离子选择电极测定自来水中的氟含虽一、实验目的1. 了解氟离子选择性电极的基本性能及其使用方法。2. 掌握用氟离子选择性电极测定氟离子浓度的方法。3. 学会使用离子选择性电极的测量方法和数据处理方法。二、基本原理饮用水中氟含量的高低，对人的健康有一定的影响。氟含量太低，易得牙鹊病，过高则会发生氟中毒，适宜含量为0.51.0 mg/L。目前测定氟的方法有比色法和直接电位法。比色法测量范围较宽，但干扰因素多，并且要对样品进行预处理；直接电位法，用离子选择性电极进行测量，其测量范围虽不及前者宽， 但已能满足环境监测的要求，而且操作简便，干扰因素少，一般不必对样品进行预处理。因此，电位法逐渐取代

2、比色法成为测量氟离子含量的常规方法。氟离子选择性电极 (简称氟电极)以LaF3单晶片为敏感膜，对溶液中的氟离子具有良好的选择性。氟电极、饱和甘汞电极(SCE)和待测试液组成的原电池可表示为：Ag| AgCl, NaCl, NaF| LaF膜 | 试液 II KCl (饱和),Hg2Cl2 | Hg一般pH/mV计上氟电极接(一)，饱和甘汞电极接 (+ ),测得原电池的电动势为：E 匚- SCL F -甲SCE和甲F 一分别为饱和甘汞电极和氟电极的电位。当其他条件一定时E = K - 0. 059 lg aF_ (25 C)(1)其中，K为常数，0.059为25C时电极的理论响应斜率；aF_为待

3、测试液中F活度。用离子选择性电极测量的是离子活度，而通常定量分析需要的是离子浓度。若加入适量惰性电解质作为总离子强度调节缓冲剂(TISAB)，使离子强度保持不变，贝U (1)可表示为：E = K - 0. 059 lg cF _ =K 0. 059 (- lg cF 0 =K 0. 059 pFcF _为待测试液中F 农度,pF = lg cF一 °E与pF呈线性关系，因此只要作出 E pF的标准曲线，并测定水样的 Ex值，由标准曲线上即可求得水中氟的含量。用氟电极测量F 最适宜pH范围为5.05.5。pH值过低，易形成 HF、HF等，降 低了 «F pH值过高，OH浓度增

4、大，OH在氟电极上与F-产生竞争响应。也由于 OH能 与单晶膜中LaFs产生如下反应：LaR 3OH -. LafOHh 3F"F小电极本身响应而造成干扰。故通常用柠檬酸盐缓冲溶液来控制溶液的pH值。氟电极只对游离氟离子有响应，而F FE常容易与Al3+、Fe3+等离子配位。因此，在测定时必须加入配合能力较强的配位体，如柠檬酸盐是较强的配位剂，还可消除Al3+、Fe3 + 等离子的干扰，才能测得可靠准确的结果。三、仪器及试剂1. pH/mV计，电磁搅拌器，氟离子选择性电极，饱和甘汞电极；2. NaF标准储备液（1mg/mL）:将分析纯NaF在120C烘干，准确称取 2.2105g 溶

5、于二次蒸储水中，移入 1L容量瓶中，稀释至刻度，即得到 1mg/mL的氟离子标准溶 液，然后储存在聚乙烯瓶中备用；3. NaF标准稀释液（0.01mg/mL）:吸取1.0mL的1mg/mL NaF标准储备液， 置丁 100mL容量瓶中，用缓冲溶液（TISAB ）稀释至刻度；4. 缓冲溶液（TISAB）（即总离子强度缓冲溶液）：称取58g NaCl及0.357g柠檬酸钠溶丁二次蒸僻水中，加冰醋酸60mL,用50%氢氧化钠调节pH值为5.05.5，冷却至室温，转入 1L容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，转入洗净、干燥的试剂 瓶中。5. 50mL、100mL容量瓶、50mL烧杯各若干。四、操作步骤1.

6、 将氟电极和甘汞电极分别与pH/mV计上的接口正确相接（氟电极接"-”，饱和甘汞电极接“+ ”，用mV档测量），开启仪器开关，预热仪器。2. 清洗电极于50 mL的烧杯中，加入 3040 mL的蒸£留水，放入搅拌磁子，插入氟电极和饱和甘 汞电极至合适位置， 开启搅拌器，调节搅拌速度适中，使之保持较慢而稳定的转速（注意在整个实验过程中保持该转速不变，切记），清洗电极。若 mV计读数小于350mV,更换蒸储水，继续清洗，直至读数大于350mV。3. 标准曲线法（校正曲线法）（1） 标准曲线的制作分别取0.50mL、1.00 mL、1.50 mL、2.00 mL、3.00 mL的

7、氟标准稀释溶液置于50mL溶液瓶中，加缓冲溶液 10.00mL,用水稀释至刻度，摇匀。将部分溶 液倒入烧杯中，放入搅拌磁子，插入前面清洗好的两电极，开启搅拌器，待读数稳定后，读 取点位值。按浓度从低至高依次测量。测量结果列表记录在表1中。（2） 水样测定 取水样25.00mL,置50mL容量瓶中，加10.00mL缓冲溶液，用水稀 释至刻度并摇匀，将部分溶液倒入烧杯中，放入搅拌磁子，插入前面清洗好的两电极，同上操作，读取稳定的测量电位值。记录在表1中五、实验数据及其处理1. 数据记录及工作曲线的绘制：表1CF _(mg/mL)0.00010.00020.00030.00040.0006稀释水样i

8、g Cf_-4.000-3.699-3.523-3.398-3.222pF4.0003.6993.5233.3983.222E根据配制的系列标准浓度所测定的数据，在坐标纸上绘制E pF曲线（也可以利用电脑绘制标准曲线），得到标准曲线（校正曲线）。回归计算得出标准曲线方程：相关稀释：r2 =2. 水样中F F勺实际含量的计算：根据水样测得的电位值 Ex，在标准曲线上查到其对应的 pF （或由标准曲线方程得到）然后在计算出稀释后水样中氟离子的浓度cx ,最后计算出水样中氟离子的含量。水样中氟离子的含量=2 X Cxx六、注意事项1. 氟电极浸入待测液中，应使单晶膜外不要附着水泡，以免干扰读数。2.

9、 测定时搅拌速度应缓慢而稳定。3. 实验过程中，必须确保标准溶液测定顺序由低到高依次进行，若测定未知浓度样品时，需要用蒸储水清洗氟电极后再测定，避免产生较大误差。 同时，应该注意用蒸储水冲洗过后，需要用滤纸吸去单晶膜上的水珠，而不能直接用手接触膜片。因为本次实验用的单晶膜比较敏感，用手擦可能损害膜片。七、思考题1. 为什么要加入总离子强度调节缓冲剂？（或柠檬酸盐在测量溶液中能起到那些作用？）答：.柠檬酸盐缓冲溶液可以控制溶液的pH值； .通过与Al3t Fe3+形成比AlF6" Fe质3+稳定的络合物，消除Al3+、Fe3+等离子的干扰； .调节离子强度。2. 氟电极在使用时应注意哪些问题。答：在使用时，一定要注意把溶液的pH值控制在5.05.5之间。因为氟离子选择性电极有较好的选择性，主要干扰离子是OH。在碱性溶液中，电极表面会发生方应：LaR +3OH